本文针对目前三角域曲面模型NC刀轨生成算法和数控加工仿真技术的不足,着重研究三角网格细分曲面模型的索引机制、NC刀轨的计算与优化、仿真毛坯模型的创建、铣削刀具扫掠面求交等几个方面的问题。论文主要研究成果与创新之处如下:(1)通过对空间索引结构R~*-tree原理的深入分析,论证其在离散数据对象索引方面的优越性和局限性,提出R~*S-tree的构建理论方法,以结点MBR的外接球半径、增量及重叠度作为结点最优分裂评判指标,解决R~*-tree结点MBR的优化指标不具备一般性的问题,提出调整新结点插入路径中上层结点MBR的强制重新插入算法,显著降低结点死区,提高查询效率,扩展R~*-tree索引机制,实现离散数据适应性能力更广的R~*S-tree索引机制,为三角网格细分曲面模型提供有效的索引结构;(2)基于R~*S-tree提出动态空心球区域增长k近邻查询算法,有效地解决三角网格细分曲面模型三角面片顶点拓扑近邻查询问题;(3)基于空间聚类索引结构R~*S-tree组织三角网格细分曲面模型,根据刀轨截面与R~*S-tree各层索引结点MBR的位置关系,进行深度优先遍历R~*S-tree,快速获取与刀轨截面相交数据结点中的三角面片,以加快刀触点求解速度,并根据工件局部型面微分几何性质确定刀位点,经排序和优化生成刀轨,实现三角网格细分曲面模型的数控加工;(4)采用三角离散网格进行毛坯模型的建立,研究三种铣削刀具铣削形成的扫掠面,根据毛坯模型的离散网格节点与铣削刀具扫掠面的求交获取各节点的最低位置,利用可视化工具VTK通过不断更新各节点的最低位置实现铣削加工仿真过程,检验生成刀轨的正确性。